Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas – 2005
una intersección, en relación a la demanda del flujo vehicular y disponen de medios (detectores de vehículos y/o peatones) para ser accionados por éste.
▪ Semáforos adaptados al tránsito: Son llamados como los semáforos inteligentes, donde su funcionamiento está ajustado de una manera continua y automática en todos los accesos a una intersección. (MTC, Manual de Dispositivos de Control de Transito, 2016, págs. 384-386)
b. Semáforos para peatones
Su finalidad es controlar los pasos peatonales, es decir que el peatón tenga tiempo idóneo para pasar una vía a través de un cruce peatonal. Con el objetivo que donde se instalen semáforos peatonales, deber tener la demarcación en el pavimento. (MTC, Manual de Dispositivos de Control de Transito, 2016, págs. 384-386)
Figura N° 15 : Semáforo peatonal donde se indica la localización de las Ondas Sonoras.
Fuente: Manual de Dispositivos de Control - MTC, 2016
c. Semáforos especiales
Su instalación tiene por finalidad normar y controlar las siguientes situaciones singulares o especiales.
▪ Donde se necesite indicar obstrucciones en las cuales existen en la superficie de rodamiento.
▪ Para el complemento anticipado que van a las señales preventivas.
▪ Cuando exista un cruce peatonal a mitad de vía.
▪ Donde se necesita cruzar una vía con precaución.
▪ Para complementar las señales de "PARE" (luz roja intermitente) o "CEDA PASO" (luz amarilla intermitente) es decir las señales reglamentarias.
II. Cálculo de los tiempos del semáforo
Para que nos dé un mínimo de demoras, cada fase debe incluir el mayor número posible de movimientos simultáneos. De esta manera se logrará admitir un mayor volumen de automóviles en la intersección. Es por ello que la distribución de los tiempos en cada fase debe estar en relación directa con los volúmenes de tránsito de los movimientos correspondientes. (Cal y Mayor &
Cardenas Grisales, 2007, pág. 446)
A continuación, se da un ejemplo de una intersección conformada por cuatro accesos operada con un semáforo de dos fases. Se aprecia en forma gráfica los conceptos de intervalos, fase y longitud de ciclo. Donde una fase está dada por un intervalo amarillo, uno todo rojo y uno verde. (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 446)
Figura N° 16 : Fases y diagrama de fases de una intersección con semáforos.
Fuente: Cal y Mayor & Cárdenas, 2007
Figura N° 17 : Longitud de Ciclo.
Fuente: Cal y Mayor & Cárdenas, 2007
Para los cálculos de los tiempos del semáforo y su reparto en las diferentes fases se debe tener en cuenta los siguientes elementos:
a. Intervalo de cambio de fase o Tiempo de entre verde
La función del intervalo de cambio de fase, es la de alertar a los usuarios de un cambio en la asignación del derecho al uso de la intersección. Para determinar el intervalo de cambio de fase, donde se considere el tiempo de percepción-reacción del conductor, requerimiento de la desaceleración y el tiempo necesario de despeje de la intersección, de acuerdo a la figura 15. Se utiliza lo siguiente:
(Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 448) Intervalo de cambio de fase = Amarillo + Todo rojo
𝑦 = 𝐴 + 𝑇𝑅 = (𝑡 +2𝑎𝑣) + (𝑊+𝐿𝑣 )………(1)
Dónde:
y = intervalo de cambio de fase, amarillo más todo rojo (s).
t = tiempo de percepción-reacción del conductor (usualmente 1.00 s).
v = velocidad de aproximación de los vehículos (m/s).
a = tasa de desaceleración (valor usual 3.05 m/s2).
W = ancho de la intersección (m).
L = longitud del vehículo (valor típico 6.10 m).
Figura N° 18 : Intervalo de cambio de Fase.
Fuente: Cal y Mayor & Cárdenas, 2007
b. Longitud del ciclo
F. V Webster con base en observaciones de campo y simulación de un amplio rango de condiciones de tránsito, demostró que la demora mínima de todos los vehículos en una intersección con semáforo, se puede obtener para una longitud de ciclo óptimo de: (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 448)
𝐶𝑂 = 1.5𝐿+5
1−∑∅𝑖=1𝑌𝑖………(2) 𝑌𝑖 =𝑞𝐴𝐷𝐸
𝑆 ……….. (3)
Dónde:
𝐶𝑂 = Tiempo óptimo de ciclo (s).
𝐿 = Tiempo total perdido por ciclo (s).
𝑌𝑖 = Máximo valor de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación para el acceso o movimiento o carril crítico de la fase i (tasa de ocupación).
Φ = número de fases.
𝑞𝐴𝐷𝐸 = Flujos directos equivalentes por movimiento o carril o acceso.
𝑆 = Flujo de saturación por grupo de carril o carril o acceso.
c. Vehículos equivalentes
La presencia de vehículos pesados (camiones y buses) en una intersección y los movimientos hacia la izquierda y hacia la derecha, hacen necesario la presencia de factores de equivalencia. (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág.
450)
El factor de ajuste por efecto de vehículos pesados, se calcula con la siguiente expresión:
𝑓𝐻𝑉= 100
100+𝑃𝑇(𝐸𝑇−1)+𝑃𝑅(𝐸𝑅−1)………(4) Dónde:
𝑓𝐻𝑉= Factor de ajuste por efecto de vehículos pesados.
𝑃𝑇 =Porcentaje de camiones en la corriente vehicular.
𝑃𝑅 = Porcentaje de vehículos recreativos en la corriente vehicular.
𝐸𝑇 =Factor de automóviles equivalentes a un camión.
𝐸𝑅 = Factor de automóviles equivalentes a un vehículo recreativo.
Los vehículos pesados o comerciales (camiones y autobuses), por su mayor longitud y menor poder de aceleración que los automóviles, necesitan más tiempo para despejar la intersección. Los automóviles equivalentes comúnmente utilizados tanto para camiones, ET, como para autobuses, ER, varían de 1.4 a 1.6, tomándose un valor medio de 1.5. (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 451)
Por otra parte, se requiere tener factores por movimientos de vuelta, puesto que en estas maniobras los vehículos generalmente consumen mayor tiempo que los vehículos que
siguen de frente. Estos factores, EV, que se utilizan para convertir automóviles que dan vuelta, a automóviles equivalentes que no la dan, varían de 1.4 a 1.6 para vueltas hacia la izquierda y de 1.0 a 1.4 para vueltas hacia la derecha.
(Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 451)
Los factores ET y ER se obtiene del cuadro siguiente:
Tabla N° 4: Factores de ajuste por presencia de vehículos pesados.
PASSENGER-CAR EQUIVALENTS TRUCK AND BUSES AND RVs IN GENERAL TERRAIN SEGMENTS
TYPE OF TARRAIN
FACTOR LEVEL ROLLING MOUNTAINOUS Truck and Buses. ET 1.5 2.5 4.5
RVs, ER 1.2 2.0 4.0 Fuente: Transportation Research Board , 2010
Igualmente, los volúmenes horarios de máxima demanda, VHMD, deben ser convertidos a tasa de flujo, q, a través del factor de la hora de máxima demanda, FHMD, para el cual, en casos de proyecto y diseño de planes de tiempos del semáforo, se sugiere un valor de 0.95. (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 451)
De esta manera, los volúmenes horarios mixtos, VHMD, se convierten a flujos automóviles directos, que no dan vuelta, equivalentes por hora, qADE, mediante la siguiente expresión.
(Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 451) 𝑞𝐴𝐷𝐸 = 𝑉𝐻𝑀𝐷
𝐹𝐻𝑀𝐷( 1
𝑓𝑉𝑃)(𝐸𝑉) ………(5)
d. Flujo de saturación (s) y tiempo total perdido (L)
El semáforo cambia a verde, las circulación de los vehículos que cruzan la línea de ALTO se aumenta
automáticamente a un nivel llamada flujo de saturación (s), donde está permanece constante, hasta que la fila de automóviles desaparezca o hasta que termine el verde. (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág. 452)
Por otra parte, el tiempo total perdido por ciclo, es la suma de los tiempos perdidos por fase (amarillo y todo rojo), que está representada mediante:
𝐿 = ∑𝜑𝑖=1(𝐴𝑖+ 𝑇𝑅𝑖)……….(5)
e. Asignaciones de tiempos verdes
▪ Tiempo verde efectivo
Para (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág.
454), el tiempo verde efectivo total gT, disponible por ciclo para todos los accesos de la intersección, está dado por:
𝑔𝑇 = 𝐶 − 𝐿 = 𝐶 − [∑𝜑𝑖=1(𝐴𝑖+ 𝑇𝑅𝑖)]………..(6)
Dónde:
gT = tiempo verde efectivo total por ciclo disponible para todos los accesos.
C = longitud actual del ciclo (redondeando Co a los 5 segundos más cercanos).
▪ Asignaciones de tiempo verde por cada fase
Para (Cal y Mayor & Cardenas Grisales, 2007, pág.
454) obtener una demora total mínima en la intersección, el tiempo verde efectivo total gT debe distribuirse entre las diferentes fases en proporción a sus valores de Yi, así:
𝑔𝑖 = 𝑌𝑖
∑𝜑𝑖=1𝑌𝑖 (𝑔𝑇) = 𝑌𝑖
𝑌1+𝑌2+⋯+𝑌𝜑 (𝑔𝑇) ……….(7)
Recuérdese que Yi es el valor máximo de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación, para el acceso o movimiento o carril crítico de cada fase i.
▪ Tiempo de luz roja por fase
Una vez conocido la longitud de ciclo, tiempo de luz ámbar, todo rojo y verde efectivo; el tiempo de la luz roja se determina como sigue:
𝑅 = 𝐶 − 𝐴𝑖 − 𝑇𝑅 − 𝑉𝑖………..(8)